1、光的折射、全反射2【教法探析教法探析】一、光的折射一、光的折射1光的折射：光由一种介质进入另一种介质或在同一种不均光的折射：光由一种介质进入另一种介质或在同一种不均匀介质中传播时，方向发生偏折的现象叫做光的折射匀介质中传播时，方向发生偏折的现象叫做光的折射增大增大33折射定律折射定律折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比射光线位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比为为_4在折射现象中，光路是在折射现象中，光路是_的的二、全反射二、全反射1光密介质和光疏介质光密介质和光疏介质定值
2、定值可逆可逆任何介质的折射率都大于任何介质的折射率都大于1，折射率越大光在其中传播的，折射率越大光在其中传播的速度就越小两种介质相比较，折射率大的介质叫光密介速度就越小两种介质相比较，折射率大的介质叫光密介质，折射率小的介质叫光疏介质质，折射率小的介质叫光疏介质42全反射：光射到两种介质的界面上时，光线全部反全反射：光射到两种介质的界面上时，光线全部反射回到原介质内的现象叫做全反射射回到原介质内的现象叫做全反射3产生的条件：产生的条件：(1)光从光密介质射到光疏介质；光从光密介质射到光疏介质；(2)入入射角射角(i)大于或等于临界角大于或等于临界角(C)4.临界角：光从光密介质射到光疏介质时，
3、使折射角达临界角：光从光密介质射到光疏介质时，使折射角达到到90的入射角叫做临界角的入射角叫做临界角5全反射现象的应用：全反射现象的应用：(1)光导纤维；光导纤维；(2)全反射棱镜全反射棱镜三、棱镜三、棱镜1棱镜：通常指截面为三角形的透镜，即三棱镜棱镜：通常指截面为三角形的透镜，即三棱镜2三棱镜利用光的折射改变光的传播路径，光从棱镜的三棱镜利用光的折射改变光的传播路径，光从棱镜的一个侧面射入，从另一个侧面射出，出射光线将向底面一个侧面射入，从另一个侧面射出，出射光线将向底面(第三侧面第三侧面)偏折偏折53通过三棱镜看物体，看到的是物体的虚像通过三棱镜看物体，看到的是物体的虚像,像的位置像的位置
4、向顶角方向偏移向顶角方向偏移4全反射棱镜在光学仪器中被用来改变光路全反射棱镜在光学仪器中被用来改变光路.四、光的色散四、光的色散1光的色散：白光通过棱镜后被分解成由红、橙、黄、绿、光的色散：白光通过棱镜后被分解成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的按次序排列的彩色光谱，这就是光的色蓝、靛、紫组成的按次序排列的彩色光谱，这就是光的色散红光通过棱镜时偏折角散红光通过棱镜时偏折角_，紫光偏折角，紫光偏折角_2光的色散现象表明：光的色散现象表明：(1)白光为复色光；白光为复色光；(2)同一介质对不同同一介质对不同色光的折射率不同，不同色光在同一介质中的传播速度不同色光的折射率不同，不同色光在同一介质中的
5、传播速度不同3复合色光通过厚透明板也能发生色散现象复合色光通过厚透明板也能发生色散现象.最小最小最大最大6【学法导引学法导引】一、对折射定律和折射率的理解一、对折射定律和折射率的理解1折射定律折射定律(如图所示如图所示)789答案：答案：90二、全反射现象的理解和应用二、全反射现象的理解和应用1在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的是可逆的2光线射向两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反光线射向两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射折射射现象，但在全反射现象中，
6、只发生反射，不发生折射折射角等于角等于90时，实际上就已经没有折射光线了时，实际上就已经没有折射光线了103光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生全反射有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生全反射光纤通信是利用了光的光纤通信是利用了光的_的原理，其主要优点是的原理，其主要优点是_大、大、_小、抗干扰性强小、抗干扰性强.【名师点睛】【名师点睛】解答光学问题，首先要画出光路图，画光路图解答光学问题，首先要画出光路图，画光路图注意，首先要确定是否符合全反射临界条件，其次依据
7、光的折注意，首先要确定是否符合全反射临界条件，其次依据光的折射定律或反射定律，有时还需应用光路的可逆性解决问题射定律或反射定律，有时还需应用光路的可逆性解决问题.全反射全反射信息量信息量能量损失能量损失例例2.如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光从四分之一圆弧形状，一细束单色光从MN端面的中点垂直射入，端面的中点垂直射入，恰好能在弧面恰好能在弧面EF上发生全反射上发生全反射，然后垂直然后垂直PQ端面射出端面射出11(1)求该玻璃棒的折射率求该玻璃棒的折射率(2)若将入射光向若将入射光向N端平移，当第一
8、次射到弧面端平移，当第一次射到弧面EF上时上时_(填填“能能”“”“不能不能”或或“无法确定能无法确定能否否”)发生全反射发生全反射12(2)若将入射光向若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面端平移，当第一次射到弧面EF上时，入射角将增大，因此能发生全反上时，入射角将增大，因此能发生全反射射13三、三棱镜和光的色散三、三棱镜和光的色散1光的色散光的色散(1)色散现象色散现象白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图所示谱，如图所示(2)成因成因由于由于n红红n紫紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和，所以以相同的入射角射到棱镜
9、界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小到另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小.(3)各种色光的比较各种色光的比较14颜色颜色红红 橙橙 黄黄 绿绿 蓝蓝 靛靛 紫紫频率频率低低高高同一介质折射率同一介质折射率小小大大同一介质中速度同一介质中速度大大小小波长波长大大小小临界角临界角大大小小通过棱镜的偏折角通过棱镜的偏折角小小大大152.平行玻璃砖与三棱镜比较平行玻璃砖与三棱镜比较类别类别项目项目平行玻璃砖平行玻璃砖三棱镜三棱镜结构结构上下表面是平行的上下表面是
10、平行的横截面为三角形横截面为三角形对光线对光线的作用的作用通过平行玻璃砖的通过平行玻璃砖的光线不改变传播方光线不改变传播方向，但要发生侧移向，但要发生侧移通过棱镜的光线经两通过棱镜的光线经两次折射后，出射光线次折射后，出射光线向棱镜底面偏折向棱镜底面偏折16类别类别项目项目平行玻璃砖平行玻璃砖三棱镜三棱镜讨论讨论侧移距离侧移距离d的大小的大小取决于平行板的厚取决于平行板的厚度度h，平行板介质，平行板介质的折射率的折射率n和光线和光线的入射角的入射角1，dhsin1偏折角偏折角跟棱镜的材料有跟棱镜的材料有关折射率越大，偏折关折射率越大，偏折角越大因同一介质对角越大因同一介质对各种色光的折射率不同
11、，各种色光的折射率不同，所以各种色光的偏折角所以各种色光的偏折角也不同，形成色散现象也不同，形成色散现象应用应用实例实例测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的全反射棱镜，改变光的行进方向行进方向17【名师点睛】【名师点睛】不同颜色的光频率不同，在同一种介质中的不同颜色的光频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同例例3.频率不同的两束单色光频率不同的两束单色光1和和2以相同的入射角从同一点以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示下列说法正确的射入一厚玻璃板后，其光路如图所示下列说法正确的
12、是是()A单色光单色光1的波长小于单色光的波长小于单色光2的波长的波长B在玻璃中单色光在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光的传播速度大于单色光2的传播速度的传播速度18C单色光单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃通过玻璃板所需的时间板所需的时间D单色光单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从从玻璃到空气的全反射临界角玻璃到空气的全反射临界角19例例4.如图所示，一束截面为圆形如图所示，一束截面为圆形(半径为半径为R)的平行复色光的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕垂直射向一玻璃半球的平面，经折
13、射后在屏幕S上形成一上形成一个圆形彩色亮区已知玻璃半球的半径为个圆形彩色亮区已知玻璃半球的半径为R，屏幕，屏幕S至球至球心的距离为心的距离为D(D3R)，不考虑光的干涉和衍射，试问：，不考虑光的干涉和衍射，试问：20(1)在屏幕在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？(2)若玻璃半球对若玻璃半球对(1)中色光的折射率为中色光的折射率为n，请你求出圆形亮，请你求出圆形亮区的最大半径区的最大半径【思路点拨】【思路点拨】解答此题应把握以下两点：解答此题应把握以下两点：(1)依据不同色光的折射率分析外侧色光依据不同色光的折射率分析外侧色光(2)作出边界光线的传播
14、光路，据光的全反射及相关几何作出边界光线的传播光路，据光的全反射及相关几何知识求解最大半径知识求解最大半径21(1)由于紫光频率最大，折射率最大，偏折角由于紫光频率最大，折射率最大，偏折角最大，故最外侧为紫色最大，故最外侧为紫色(2分分)(2)如图所示，紫如图所示，紫光刚要发生全反射时的临光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕界光线射在屏幕S上的点上的点E到亮区中心到亮区中心G的距离的距离r就是就是所求最大半径所求最大半径2223【模拟练习模拟练习】241一束光从介质一束光从介质1进入介质进入介质2，方向如图所示，下列对于，方向如图所示，下列对于1、2两种介质的光学属性的判断正确的是两种介质的光
15、学属性的判断正确的是(B)A介质介质1是光疏介质是光疏介质B介质介质1的折射率大的折射率大C光在介质光在介质1中的传播速度大中的传播速度大D光在介质光在介质1中的频率大中的频率大2如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源S，它发出，它发出a、b两种不同颜色的光，在水面上形成一个被照亮的圆形区域，两种不同颜色的光，在水面上形成一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为一圆形的由该区域的中间为一圆形的由a、b两种单色光所构成的复合色两种单色光所构成的复合色区域，周边为一环状区域，且为区域，周边为一环状区域，且为a光的颜色光的颜色(如图乙所示如图乙所示)则则以下说法中正
16、确的是以下说法中正确的是(C)25A水对水对a光的折射率比对光的折射率比对b光的大光的大Ba光在水中的传播速度比光在水中的传播速度比b光的小光的小Ca光的频率比光的频率比b光的小光的小Da光在水中的传播频率比在空气中的小光在水中的传播频率比在空气中的小264.如图所示，玻璃砖的厚度为如图所示，玻璃砖的厚度为h，折射率为，折射率为n，将其放于桌面的，将其放于桌面的书上，透过玻璃砖从正上方观看桌上书中的字，字的像提高了书上，透过玻璃砖从正上方观看桌上书中的字，字的像提高了多少？多少？27【真题再现真题再现】1.（2012北京理综）一束单色光经由空气射入玻璃，这束北京理综）一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的（光的（）A 速度变慢，波长变短速度变慢，波长变短B 速度不变，波长变短速度不变，波长变短C 频率增高，波长变长频率增高，波长变长D 频率不变，波长变长频率不变，波长变长【答案答案】：A【解析解析】：一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的速度变：一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短，频率不变，选项正确。慢，波长变短，频率不变，选项正确。2829303132
